気候変動が家畜に及ぼす影響

放牧家畜への気候変動の悪影響に最も脆弱とされる国と最も脆弱でない国の地図

畜産業への気候変動の影響の多面的な側面

気候変動が畜産業に与える影響には、数多くの相互関連する要素がある。この活動は、温室効果ガス排出により人為的な気候変動に大きく影響を受け、かつその実質的な要因でもある。2011年時点で、約4億人が何らかの形で畜産業に依存して生計を立てている。この分野の商業的価値は1兆ドル近くと推定される。人間による食肉や畜産物の消費を完全に終了することは現在現実的な目標とは考えられていないため、気候変動の影響への包括的な適応では畜産業も考慮しなければならない。

畜産業への観察された悪影響には、最も寒冷な国々を除くすべての地域における熱ストレスの増加が含まれる。これは熱波時の大量の動物死亡と、牛乳などの製品の量や品質の低下、跛行などの症状への脆弱性の増大、さらには繁殖機能の低下などの致死に至らない影響の両方を引き起こす。もう一つの影響は、干ばつやCO2施肥効果の二次的影響による動物用飼料の量や品質の低下に関するものである。飼料栽培の困難により、世界の畜産頭数は今世紀半ばまでに7-10%減少する可能性がある。動物の寄生虫や媒介動物感染症も以前より広範囲に拡散しており、これを示すデータは人間の病原体の拡散への影響を推定するために使用されるものよりも頻繁に優れた品質を示している。

現在家畜を支えている地域の中には、今世紀末の高い温暖化においても「極度の熱ストレス」を回避すると予想される場所もあるが、他の地域では今世紀半ばという早い時期に適さなくなる可能性がある。一般的に、サハラ以南アフリカは、畜産業への気候変動の影響による食料安全保障への打撃に最も脆弱な地域と考えられている。これらの国々の1億8千万人以上が、今世紀半ば頃に牧草地の適性の大幅な低下を経験すると予想されるためである。一方、日本、米国、ヨーロッパ諸国は最も脆弱でないと考えられている。これは、各国への気候の直接的影響の結果であると同時に、人間開発指数やその他の国家回復力の測定値における既存の差異、および国民の食事における牧畜の重要性の大きな違いの産物でもある。

畜産業における気候変動への適応策の提案には、畜舎での冷却システムの改善や動物用飼料の変更などがあるが、これらはしばしば費用がかかり、効果も限定的である。同時に、畜産業は農業からの温室効果ガス排出の大部分を占め、農業の淡水需要の約30%を要求する一方で、世界のカロリー摂取量の18%しか供給していない。動物由来の食品は人間のタンパク質需要の充足においてより大きな役割を果たすが、それでも供給量の39%と少数派であり、残りは作物が提供している。したがって、地球温暖化を1.5 °C (2.7 °F)や2 °C (3.6 °F)などのより低いレベルに制限する計画では、動物由来の食品が世界の食事において現在よりも低い役割を果たすと想定されている。そのため、ネットゼロ移行計画には総畜産頭数の制限（アイルランドなどの国々における既に不釣り合いに大きな家畜数の削減を含む）が含まれ、世界の多くの場所で現在畜産業者に提供されている補助金の段階的廃止を求める声もある。

家畜の熱ストレス

世界規模での増加予測

地球規模の気候変動の激化により、ジャマイカの農場動物における温熱指数がさらに大幅に上昇する。高い温熱指数は熱ストレスの広く使用される指標の一つである。

一般的に、家畜にとって好ましい周囲温度範囲は10 and 30 °C (50 and 86 °F)の間である。気候変動により世界の寒冷地域に住む人間の全体的な温熱快適性が向上すると予想されるのと同様に、それらの地域の家畜も暖かい冬から恩恵を受けるであろう。しかし、世界全体では、夏季の気温上昇やより頻繁で激しい熱波が明らかに負の効果をもたらし、家畜の熱ストレスリスクを大幅に増加させる。最高排出量で最大の温暖化を想定した気候変動シナリオであるSSP5-8.5の下では、「低緯度地域の牛、羊、山羊、豚、家禽は、高温多湿による極度のストレスを年間72-136日多く受ける」ことになる。

カリブ海地域を代表すると考えられるジャマイカでは、採卵鶏を除くすべての家畜動物が現在の気候において既に「極度に深刻な」熱ストレスにさらされており、豚は夏季と初秋の5ヶ月間少なくとも1日1回これにさらされる一方、反芻動物とブロイラーは冬季のみ極度に深刻な熱ストレスへの毎日の曝露を回避している。1.5 °C (2.7 °F)の地球温暖化でも、「極度に深刻な」熱ストレスが反芻動物とブロイラーにとって日常的な出来事になると予測されている。2 °C (3.6 °F)では、それはより長い期間感じられ、広範囲な冷却システムがカリブ海における畜産業に必要となる可能性が高い。2.5 °C (4.5 °F)では、採卵鶏のみが冬季の「極度に深刻な」熱ストレスへの毎日の曝露を避けることになる。

熱ストレスと畜産業の研究は歴史的に牛に焦点を当ててきた。牛はしばしば屋外で飼育されるため、気候の変化に直接さらされるからである。一方、2006年頃でも、世界の豚肉生産の50%強と家禽生産の70%は、完全に閉鎖された建物内で飼育される動物に由来しており、絶対数は豚では3-3.5倍、採卵鶏では2-2.4倍、ブロイラーでは4.4-5倍に増加すると予想されていた。歴史的に、これらの条件下の家畜は、換気システムが気候を制御し余剰熱を除去する断熱された建物に住んでいるため、屋外地域の動物よりも温暖化に対して脆弱でないと考えられていた。しかし、歴史的により涼しい中緯度地域では、夏季でも室内温度が既に屋外温度より高く、増加した暖房がこれらのシステムの仕様を超えるにつれて、閉鎖された動物は屋外で飼育される動物よりも熱に対して脆弱になる。

熱ストレスの健康への影響

家畜動物への熱ストレスの影響

家畜動物の体温が正常値より3–4 °C (5.4–7.2 °F)高くなると、これは間もなく「熱射病、熱疲労、熱性失神、熱けいれん、そして最終的には臓器機能不全」につながる。家畜の死亡率は既に年間で最も暑い月や熱波の際に高いことが知られている。例えば、2003年のヨーロッパ熱波では、ブルターニュとペイ・ド・ラ・ロワールのフランス地域だけで数千頭の豚、家禽、ウサギが死亡した。

家畜は熱ストレスによる乳生産量の減少など、複数の致死に至らない影響を受けることもある。気温が30 °C (86 °F)を超えると、牛、羊、山羊、豚、鶏はすべて、その後の気温上昇の度に3-5%少ない飼料を摂取し始める。同時に、これらの動物は呼吸と発汗の速度を増加させ、これらの反応の組み合わせが代謝障害につながる可能性がある。例の一つはケトーシス、すなわち動物の体が自分を維持するために脂肪蓄積を急速に異化することによって引き起こされるケトン体の急速な蓄積である。熱ストレスはまた抗酸化酵素活性の増加を引き起こし、これは酸化物質と抗酸化分子の不均衡、すなわち酸化ストレスとして知られる状態を引き起こす可能性がある。クロムなどの抗酸化物質による飼料補給は酸化ストレスに対処し、それが他の病理学的状態につながることを防ぐのに役立つが、限定的な方法でのみである。

免疫システムもまた、熱ストレスを受けた動物において機能が低下することが知られており、これらの動物をさまざまな感染症により感受性の高い状態にする。同様に、家畜のワクチン接種は熱ストレスに苦しむ際には効果が低い。これまで、熱ストレスは研究者によって一貫性のない定義を用いて推定されており、現在の畜産モデルは実験データとの相関が限定的である。しかし、これを行う最初のモデルは2021年にようやく発表され、それでも体温を系統的に過大評価し、呼吸数を過小評価する傾向がある。

経済的影響と適応

この図は屋内飼育施設用の熱交換器の提案設計を示しており、その設置は家畜を熱ストレスから保護するのに役立つ。

米国だけでも、畜産業における熱ストレスによる経済的損失は2003年に既に16億9千万から23億6千万ドルと評価されており、この幅は当時の適応措置の有効性についてのさまざまな仮定を反映している。それにもかかわらず、一部のレビューでは、米国は畜産業への気候変動の負の影響による食料安全保障への衝撃に最も脆弱でない国と考えられている。畜産業の曝露や社会のその曝露への感受性の点では中程度であるが、GDP と開発状況により世界で最も高い適応能力を持つためである。日本とヨーロッパ諸国も同様の理由で脆弱性が低い。

一方、モンゴルの畜産業の気候変動への曝露はアメリカの畜産業のそれとそれほど変わらないが、モンゴル社会における牧畜の巨大な重要性とその限定的な適応能力により、依然として世界で最も脆弱な国の一つとなっている。サハラ以南アフリカの国々は一般的に高い曝露、低い適応能力、そして社会における畜産業の重要性による高い感受性に苦しんでおり、これらの要因は東アフリカ諸国で特に深刻である。これらの国では、気候変動シナリオに応じて、畜産業地域の4-19%が2070年以降「有意に」多くの「危険な」熱ストレス事象に苦しむと予想されている。最も激しいシナリオであるSSP5-8.5の下では、熱ストレスが既に一部の場所で耐え難いものとなるため、家畜を支えることができる正味の土地面積が2050年までに減少するという高い信頼性がある。

飲料水へのアクセスの増加、屋外で飼育される動物のためのより良い避難所の創設、既存の屋内施設における空気循環の改善など、さまざまな気候変動適応措置が家畜を保護するのに役立つ。特殊な冷却システムの設置は最も資本集約的な介入であるが、将来の温暖化の影響を完全に相殺できる可能性がある。

家畜の給餌の困難

飼料と牧草への気候の影響

サウスダコタ州フォールリバーカントリーにおける過放牧対安定牧草地

家畜は、牧草地から牧草を直接放牧させるか、トウモロコシや大豆などの作物を飼料用に栽培することで給餌される。両方とも極めて重要である。大豆の大部分は飼料用に栽培され、世界の農地の3分の1が牧草に充てられ、約15億頭の牛、2億1千万頭の水牛、12億頭の羊、10億2千万頭の山羊に餌を与えている。どちらかの供給または品質が不十分であると、特に他のストレス要因と組み合わさった場合に家畜の成長と繁殖効率の低下につながり、最悪の場合、飢餓による死亡率の増加を引き起こす可能性がある。これは畜産群が既に持続不可能な規模である場合に特に深刻な問題である。例えば、イランにおける動物飼料要求量の3分の2は、その土地面積の約52%を占める牧草地から来るが、そのうち「中程度」または「貧弱」を上回る牧草品質を持つのは10%のみである。その結果、イランの牧草地は持続可能な能力の2倍以上を支えており、これは1999-2001年の深刻な干ばつで約80万頭の山羊と羊がイランで死亡したような悪天候年における大量死につながる。これは2007-2008年の干ばつ時の数百万頭の動物死亡によって上回られた。

気候変動は家畜動物の食料供給に複数の方法で影響を与える可能性がある。第一に、気温上昇の直接的効果は飼料栽培と牧草地の生産性の両方に影響を与えるが、その方法は様々である。地球規模では、他の条件が等しければ、1 °C (1.8 °F)の温暖化ごとに最も重要な4つの作物の収量が、コメと大豆（主に動物用飼料として栽培される作物）で約3%から、小麦とトウモロコシではそれぞれ最大6%と7.4%まで減少するという確信がある。この世界的な減少は既に暖かい国々における負の影響に支配されており、涼しい国々の農業は温暖化から恩恵を受けると予想されるためである。しかし、これは水利用可能性の変化の影響を含んでおらず、これはアルファルファやトールフェスクなどの牧草種や作物にとって温暖化よりもはるかに重要である可能性がある。一部の研究では、灌漑による高い水利用可能性は作物を気候から「切り離し」、異常気象事象に対してはるかに影響を受けにくくすることを示唆しているが、このアプローチの実現可能性は明らかに地域の全体的な水安全保障によって制限され、特に温暖化が2 or 3 °C (3.6 or 5.4 °F)のレベルに達した場合はそうである。

重要な飼料植物であるアルファルファの世界生産

気候変動は平均的には降水量を増加させるが、地域的変化はより変動が激しく、変動性だけでも「動物の繁殖力、死亡率、群れの回復に悪影響を与え、畜産業者の回復力を低下させる」。 ジンバブエでは、異なる気候変動シナリオ下での降雨の不確実性により、2070年までに20%から100%の農民が負の影響を受ける違いが生じる可能性があり、平均的な畜産収益は潜在的に6%増加する可能性があるが、最大43%も急落する可能性もある。

多くの場所で干ばつの増加が見込まれており、これは作物と牧草地の両方に影響を与える。例えば、地中海地域では、干ばつ年における牧草収量が既に52.8%減少している。干ばつはまた、人間と家畜の両方が使用する淡水源にも影響を与える可能性がある。2019年の中国南西部の干ばつは、100以上の河川と180の貯水池が干上がったため、約82万4千人と56万6千頭の家畜が深刻な水不足を経験する原因となった。この事象は気候変動の結果として1.4-6倍起こりやすくなったと考えられている。山岳地域では、山岳氷河の融解も牧草地に影響を与える可能性があり、最初に土地を洪水させ、その後完全に後退する。

大気中のCO
2と畜産飼料

飼料と牧草の豊富さはCO2施肥効果から大きく恩恵を受け、これは成長を促進し水利用をより効率的にして、特定の場所（すなわち米国の牧草地の多く）で干ばつの影響に対抗する可能性がある。同時に、これは植物の栄養価の低下も引き起こし、一部の牧草草は特定の条件下（すなわち栄養が既に乏しい秋季）で家畜にとって無用になる可能性がある。混合草プレーリーでは、日中1.5 °C (2.7 °F)、夜間3 °C (5.4 °F)の実験的局地温暖化は、同じ実験中にCO
2レベルを600 ppm（2023年の約420 ppmレベルより約50%高い）に増加させることと比較して相対的に軽微な効果を持つ。このような大草原における飼料の全体的な成長の96%は、わずか6種の植物種に由来し、CO
2レベルの増加に主に反応して生産性が38%向上する。しかし、同じ理由で家畜にとっての栄養価も13%低下する。これは、食用となる組織の成長が減少し、消化しにくくなるためである。

温暖化と水不足も栄養価に影響を与え、時には相乗効果をもたらす。例えば、熱帯の重要な飼料植物であるギニアグラスは、水不足（+43%）と温暖化（+25%）の両方に反応して、すでに食べられないリグニンをより多く獲得している。両方のストレス要因に反応した場合のリグニン含有量の増加は最小限（+17%）であるが、高濃度のCO
2は、植物を水ストレスの影響を受けにくくする一方で、その栄養価をさらに低下させる。同様の反応は、熱帯のもう一つの重要な飼料種であるStylosanthes capilataでも観察された。この種は温暖化とともに広く普及する可能性が高いが、栄養価の大幅な損失を避けるためには灌漑が必要となる可能性がある。

家畜の栄養低下による地球規模への影響

二酸化炭素施肥効果の役割と適応戦略の有効性に関する様々な仮定の下での、2005年から2045年までの気候変動の一シナリオが農業コストに与える影響

総合すると、気候変動によって引き起こされる水不足により、現在の世界の牧草地の約10%が2050年にも脅威にさらされると予想されている。2100年には、現在の作物栽培面積と家畜飼育面積を合わせたものの30%が、最も温暖なシナリオであるSSP5-8.5の下では気候的に不適格となる。これは、低温暖化シナリオであるSSP1-2.6の下での8%とは対照的である。ただし、どちらの数値も生産が他の地域に潜在的にシフトする可能性を考慮していない。2050年までに2 °C (3.6 °F)の温暖化が発生した場合、現在の家畜の7〜10%が主に飼料供給の不足により失われると予測されており、その損失額は100億から130億ドルに上る。

同様に、以前の研究では、2005年から2045年の間に 1.1 °C (2.0 °F)の温暖化（2050年までに2 °C (3.6 °F)に達する速度に匹敵する）が発生した場合、現在の家畜管理の枠組みでは、世界の農業コストが3%（推定1450億ドル）増加し、その影響は純粋な放牧システムに集中するとされている。同時に、混合作物-家畜システムは、2013年時点で世界の牛乳供給の90%以上、反芻動物の肉の80%をすでに生産しているが、これらのシステムが負担するコストは少数にとどまる。そして、すべての純粋な家畜システムを混合作物-家畜システムに切り替えると、世界の農業コストは3%から0.3%に減少し、それらのシステムの半分を切り替えることでコストは0.8%に削減される。この完全な移行は、熱帯地域における将来予測される森林破壊を最大7600万ha削減することにもなる。

病原体と寄生虫

「Climate change and infectious diseases」も参照

気候による熱ストレスは家畜の全疾病に対する免疫力を直接的に低下させる一方で、気候要因は多くの家畜病原体自体の分布にも影響を与える。例えば、東アフリカにおけるリフトバレー熱の流行は、干ばつ時やエルニーニョ現象発生時により激しくなることが知られている。別の例として、ヨーロッパの蠕虫は現在より高緯度地域まで拡散しており、生存率の向上と繁殖能力（繁殖力）の増加を示している。ヨーロッパにおける家畜疾病と様々な農業介入の詳細な長期記録により、家畜の蠕虫負担増加における気候変動の役割を実証することは、実際には人間に影響を与える疾病への気候変動の影響を帰属させるよりも容易である。

ブルータング・ウイルスに感染した羊

気温上昇は、ブルータング・ウイルスを媒介するヌカカの一種であるCulicoides imicolaにも有利に働く可能性が高い。ライム病やダニ媒介性脳炎などの病原体を媒介するダニのIxodes ricinusは、将来の気候変動の程度に応じて、グレートブリテン島の家畜農場で5-7%より蔓延すると予測されている。

レプトスピラ症に対する気候変動の影響はより複雑である。洪水リスクが増加する地域では流行が悪化する可能性が高いが、気温上昇により東南アジア全体での総発症率は減少すると予測されており、特に高温暖化シナリオ下でその傾向が顕著である。

家畜の種類別

水産養殖

高温暖化下では、2060年以降、貝類水産養殖に適した地域が世界的に減少する。これに先立ち、アジアでは地域的な減少が起こる。養殖魚も他の動物と同様に熱ストレスの影響を受ける可能性があり、タンバキや平鼻ブリームなどの種では、その影響と軽減方法に関する研究がすでに行われている。

Camels

Along with camels, goats are more resilient to drought than cattle. In Southeastern Ethiopia, some of the cattle pastoralists are already switching to goats and camels.

Cattle

Various pathologies which can be caused by heat stress, many specific to cattle

As of 2009, there were 1.2 billion cattle in the world, with around 82% in the developing countries; the totals only increased since then, with the 2021 figure at 1.53 billion. As of 2020, it was found that in the current Eastern Mediterranean climate, cattle experience mild heat stress inside unadapted stalls for nearly half a year (159 days), while moderate heat stress is felt indoors and outdoors during May, June, July, August, September, and October. Additionally, June and August are the months where cattle are exposed to severe heat stress outside, which is mitigated to moderate heat stress indoors. Even mild heat stress can reduce the yield of cow milk: research in Sweden found that average daily temperatures of 20–25 °C (68–77 °F) reduce daily milk yield per cow by 200 g (0.44 lb), with the loss reaching 540 g (1.19 lb) for 25–30 °C (77–86 °F).

Research in a humid tropical climate describes a more linear relationship, with every unit of heat stress reducing yield by 2.13%. In the intensive farming systems, daily milk yield per cow declines by 1.8 kg (4.0 lb) during severe heat stress. In organic farming systems, the effect of heat stress on milk yields is limited, but milk quality suffers substantially, with lower fat and protein content. In China, daily milk production per cow is already lower than the average by between 0.7 and 4 kg (1.5 and 8.8 lb) in July (the hottest month of the year), and by 2070, it may decline by up to 50% (or 7.2 kg (16 lb)) due to climate change. Some researchers suggest that the already recorded stagnation of dairy production in both China and West Africa can attributed to persistent increases in heat stress.

Heatwaves can also reduce milk yield, with particularly acute impacts if the heatwave lasts for four or more days, as at that point the cow's thermoregulation capacity is usually exhausted, and its core body temperature starts to increase. At worst, heatwaves can lead to mass mortality: in July 1995, over 4,000 cattle in the mid-central United States heatwave, and in 1999, over 5,000 cattle died during a heatwave in northeastern Nebraska. Studies suggest that Brahman cattle and its cross-breeds are more resistant to heat stress than the regular bos taurus breeds, but it is considered unlikely that even more heat-resistant cattle can be bred at a sufficient rate to keep up with the expected warming. Further, both male and female cattle can have their reproduction impaired by heat stress. In males, severe heat can affect both spermatogenesis and the stored spermatozoa. It may take up to eight weeks for sperm to become viable again. In females, heat stress negatively affects conception rates as it impairs corpus luteum and thus ovarian function and oocyte quality. Even after conception, a pregnancy is less likely to be carried to term due to reduced endometrial function and uterine blood flow, leading to increased embryonic mortality and early fetal loss. Calves born to heat-stressed cows typically have a below-average weight, and their weight and height remains below average even by the time they reach their first year, due to permanent changes in their metabolism. Heat-stressed cattle have also displayed reduced albumin secretion and liver enzyme activity. This is attributed to accelerated breakdown of adipose tissue by the liver, causing lipidosis.

Serous exudate from udder in E. coli mastitis in cow (left), in comparison to normal milk (right)

Cattle are suspectible to some specific heat stress risks, such as ruminal acidosis. Cattle eat less when they experience acute heat stress during hottest parts of the day, only to compensate when it is cooler, and this disbalance soon causes acidosis, which can lead to laminitis. Additionally, one of the ways cattle can attempt to deal with higher temperatures is by panting more often, which rapidly decreases carbon dioxide concentrations and increases pH. To avoid respiratory alkalosis, cattle are forced to shed bicarbonate through urination, and this comes at the expense of rumen buffering. These two pathologies can both develop into lameness, defined as "any foot abnormality that causes an animal to change the way that it walks". This effect can occur "weeks to months" after severe heat stress exposure, alongside sore ulcers and white line disease. Another specific risk is mastitis, normally caused by either an injury to cow's udder, or "immune response to bacterial invasion of the teat canal." Bovine neutrophil function is impaired at higher temperatures, leaving mammary glands more vulnerable to infection, and mastitis is already known to be more prevalent during the summer months, so there is an expectation this would worsen with continued climate change.

One of the vectors of bacteria which cause mastitis are Calliphora blowflies, whose numbers are predicted to increase with continued warming, especially in the temperate countries like the United Kingdom. Rhipicephalus microplus, a tick which primarily parasitises cattle, could become established in the currently temperate countries once their autumns and winters become warmer by about 2–2.75 °C (3.60–4.95 °F). On the other hand, the brown stomach worm, Ostertagia ostertagi, is predicted to become much less prevalent in cattle as the warming progresses.

By 2017, it was already reported that farmers in Nepal kept fewer cattle due to the losses imposed by a longer hot season. Cow-calf ranches in Southeast Wyoming are expected to suffer greater losses in the future as the hydrological cycle becomes more variable and affects forage growth. Even though the annual mean precipitation is not expected to change much, there will be more unusually dry years as well as unusually wet years, and the negatives will outweigh the positives. Keeping smaller herds to be more flexible when dry years hit was suggested as an adaptation strategy. Since more variable and therefore less predictable precipitation is one of the well-established effects of climate change on the water cycle, similar patterns were later established across the rest of the United States,

All but two or three of the top 10 beef-producing countries are likely to see lower production with greater warming.

As of 2022, it has been suggested that every additional millimeter of annual precipitation increases beef production by 2.1% in the tropical countries and reduces it by 1.9% in temperate ones, yet the effects of warming are much larger. Under SSP3-7.0, a scenario of significant warming and very low adaptation, every additional 1 °C (1.8 °F) would decrease global beef production by 9.7%, mainly because of its impact on tropical and poor countries. In the countries which can afford adaptation measures, production would fall by around 4%, but by 27% in those which cannot. In 2024, another study suggested that the impacts would be milder - a 1% decrease per every additional 1 °C (1.8 °F) in low-income countries and 0.2% in high-income ones, and a 3.2% global decline in beef production by 2100 under SSP3-7.0. The same paper suggests that out of the top 10 beef-producing countries (Argentina, Australia, Brazil, China, France, India, Mexico, Russia, Turkey and the U.S.), only China, Russia and the U.S. would see overall production gains with increased warming, with the rest experiencing declines. Other research suggests that east and south of Argentina may become more suitable to cattle ranching due to climate-driven shifts in rainfall, but a shift to Zebu breeds would likely be needed to minimize the impact of warming.

Equines

Diagram of heat regulation in horses

As of 2019, there are around 17 million horses in the world. Healthy body temperature for adult horses is in the range between 37.5 and 38.5 °C (99.5 and 101.3 °F), which they can maintain while ambient temperatures are between 5 and 25 °C (41 and 77 °F). However, strenuous exercise increases core body temperature by 1 °C (1.8 °F)/minute, as 80% of the energy used by equine muscles is released as heat. Along with bovines and primates, equines are one of the very few animal groups which use sweating as their primary method of thermoregulation: in fact, it can account for up to 70% of their heat loss, and horses sweat three times more than humans while undergoing comparably strenuous physical activity. Unlike that of humans, this sweat is created not by eccrine glands but by apocrine glands. In hot conditions, horses during three hours' moderate-intensity exercise can lose 30 to 35 L of water and 100g of sodium, 198 g of choloride and 45 g of potassium. In another difference from humans, their sweat is hypertonic, and contains a protein called latherin, which enables it to spread across their body easier, and to foam, rather than to drip off. These adaptations are partly to compensate for their lower body surface-to-mass ratio, which makes it more difficult for horses to passively radiate heat. Yet, prolonged exposure to very hot and/or humid conditions will lead to consequences such as anhidrosis, heat stroke, or brain damage, potentially culminating in death if not addressed with measures like cold water applications. Additionally, around 10% of incidents associated with horse transport have been attributed to heat stress. These issues are expected to worsen in the future.

African horse sickness (AHS) is a viral illness with a mortality close to 90% in horses, and 50% in mules. A midge, Culicoides imicola, is the primary vector of AHS, and its spread is expected to benefit from climate change. The spillover of Hendra virus from its flying fox hosts to horses is also likely to increase, as future warming would expand the hosts' geographic range. It has been estimated that under the "moderate" and high climate change scenarios, RCP4.5 and RCP8.5, the number of threatened horses would increase by 110,000 and 165,000, respectively, or by 175 and 260%.

Goats and sheep

Sheep are known for tolerating heat better than cattle.

Goats and sheep are often collectively described as small ruminants, and tend to be studied together rather than separately. with goats in particular considered one the most climate-resilient domestic animals, being second only to camels. In Southeastern Ethiopia, some of the cattle pastoralists are already switching to goats and camels.

Even so, the 2007–2008 drought in Iran had already resulted in the country's sheep population declining by nearly 4 million – from 53.8 million in 2007 to 50 million in 2008, while the goat population declined from 25.5 million in 2007 to 22.3 million in 2008. Some researchers expect climate change to drive genetic selection towards more heat- and drought-adapted breeds of sheep. Notably, heat-adapted sheep can be of both wool and hair breeds, in spite of the popular perception that hair breeds are always more resistant to heat stress.

Parasitic worms Haemonchus contortus and Teladorsagia circumcincta are predicted to spread more easily amongst small ruminants as the winters become milder due to future warming, although in some places this is counteracted by summers getting hotter than their preferred temperature. Earlier, similar effects have been observed with two other parasitic worms, Parelaphostrongylus odocoilei and Protostrongylus stilesi, which have already been able to reproduce for a longer period inside sheep due to milder temperatures in the sub-Arctic.

Pigs

Pig farm in Taiwan, in 2020

For pigs, heat stress varies depending on their age and size. Young and growing pigs with the average body mass of 30 kg (66 lb) can tolerate temperatures up to 24 °C (75 °F) before starting to experience any heat stress, but after they have grown and are fattened to about 120 kg (260 lb), at which point they are considered ready for slaughter, their tolerance drops to just 20 °C (68 °F).

One paper estimated that in Austria, at an intensive farming facility used to fatten up about 1800 growing pigs at a time, the already observed warming between 1981 and 2017 would have increased relative annual heat stress by between 0.9 and 6.4% per year. It is considered representative of other such facilities in Central Europe.

A follow-up paper considered the impact of several adaptation measures. Installing a ground-coupled heat exchanger was the most effective intervention at addressing heat stress, reducing it by 90 to 100%. Two other cooling systems also showed substantial effectiveness: evaporative cooler pads made of wet cellulose reduced heat stress by 74 to 92%, although they also risked increasing wet bulb temperature stress as they necessarily moistened the air. Combining such pads with regenerative heat exchangers eliminated this issue, but also increased costs and reduced the effectiveness of the system to between 61% and 86%. All three interventions were considered capable of completely buffering the future impact of climate change on heat stress over at least the next three decades, but installing them requires substantial start-up investments, and their impact on commercial viability of the facilities is unclear. Other interventions were considered unable to fully buffer the impact of warming, but they were also cheaper and simpler by comparison. They include doubling the ventilation capacity, and having the pigs rest during the day while feeding them at night when it is cooler: such a 10-hour shift would require that the facility only uses artificial light and switch to predominantly night shift work. Similarly, stocking fewer pigs per facility is the absolute simplest intervention, yet it has the lowest effectiveness, and necessarily reduces profitability.

Poultry

Photo of an egg farm in New England, taken around 2009

It is believed that the thermal comfort zone for poultry is in the 18–25 °C (64–77 °F) range. Some papers describe 26–35 °C (79–95 °F) as the "critical zone" for heat stress, but others report that due to acclimatization, birds in the tropical countries do not begin to experience heat stress until 32 °C (90 °F). There is wider agreement that temperatures greater than 35 °C (95 °F) and 47 °C (117 °F) form "upper critical" and lethal zones, respectively. Average daily temperatures of around 33 °C (91 °F) are known to interfere with feeding in both broilers and egg hens, as well as lower their immune response, with outcomes such as reduced weight gain/egg production or greater incidence of salmonella infections, footpad dermatitis or meningitis. Persistent heat stress leads to oxidative stress in tissues, and harvested white meat ends up with a lower proportion of essential compounds like vitamin E, lutein and zeaxanthin, yet an increase in glucose and cholesterol. Multiple studies show that dietary supplementation with chromium can help to relieve these issues due to its antioxidative properties, particularly in combination with zinc or herbs like wood sorrel. Resveratrol is another popular antioxidant administered to poultry for these reasons. Though the effect of supplementation is limited, it is much cheaper than interventions to improve cooling or simply stock fewer birds, and so remains popular. While the majority of literature on poultry heat stress and dietary supplementation focuses on chickens, similar findings were seen in Japanese quails, which eat less and gain less weight, suffer reduced fertility and hatch eggs of worse quality under heat stress, and also seem to benefit from mineral supplementation.

Around 2003, it was estimated that the poultry industry in the United States already lost up to $165 million annually due to heat stress at the time. One paper estimated that if global warming reaches 2.5 °C (4.5 °F), then the cost of rearing broilers in Brazil increases by 35.8% at the least modernized farms and by 42.3% at farms with the medium level of technology used in livestock housing, while they increase the least at farms with the most advanced cooling technologies. On the contrary, if the warming is kept to 1.5 °C (2.7 °F), costs at moderately modernized farms increase the least, by 12.5%, followed by the most modernized farms with a 19.9% increase, and the least technological farms seeing the greatest increase.

Reindeer

By mid-2010s, indigenous people of the Arctic have already observed reindeer breeding less and surviving winters less often, as warmer temperatures benefit biting insects and result in more intense and persistent swarm attacks. They also become more susceptible to parasites spread by such insects, and as the Arctic becomes warmer and more accessible to invasive species, it is anticipated that they will come in contact with pests and pathogens they have not encountered historically.

関連項目

• 気候変動の経済的影響
• 気候変動が農業に及ぼす影響